Question

欲探究某矿石可能是由FeCO₃、SiO₂、Al₂O₃中的一种或几种组成，探究过程如下图所示。已知：碳酸不能溶解Al(OH)₃沉淀。

（1）Si在周期表中的位置是      。

（2）下列说法正确的是      。

a．酸性：H₂CO₃＞H₂SiO₃

b．结合质子的能力：CO₃^2->AlO₂^->HCO₃^-

c．稳定性：H₂O＞CH₄＞SiH₄

d．离子半径：O^2－＜Al³⁺

（3）该矿石的组成是      ，滤渣和NaOH溶液反应的离子方程式是      。

（4）该矿石和1 mol L^－1HNO₃反应的离子方程式      。

（5）工业上依据上述实验原理处理该矿石，将反应池逸出的气体与一定量的O₂混合循环通入反应池中，目的是      ；若处理该矿石2.36×10³ kg，得到滤渣1.2×10³ kg，理论上至少需要1 mol L^－1 HNO₃的体积为      L。

Answer

（1）（1分）第三周期、ⅣA族     （2）（2分）ac

 （3）（2分）FeCO3和SiO2              （2分）SiO2+2OH— = SiO32—+H2O        

 （4）（2分）3FeCO3+10H++NO3— = 3Fe3+ +3CO2↑+NO↑+5H2O

（5）（2分）NO循环使用能减少环境污染，NO跟H2O、O2反应后又得到硝酸提高原料利用率   （2分）3×104

【解析】（1）硅是14号元素，位于第三周期、ⅣA族。

（2）考查元素周期律的应用。酸越弱相应的酸根越容易结合氢离子，所以AlO2- > CO32->HCO3-。离子半径：O2－＞Al3+，所以ac正确。

（3）矿石加入硝酸生成气体，并且有不溶性物质存在，说明含有FeCO3、SiO2。滤液加入过量的氢氧化钠然后再通入二氧化碳没有沉淀，说明没有Al2O3。

（4）FeCO3中铁的化合价是＋2价，和硝酸反应发生氧化还原反应，方程式为3FeCO3+10H++NO3— = 3Fe3+ +3CO2↑+NO↑+5H2O。

（5）反应池逸出的气体是NO，属于大气污染物，因此要循环使用，防止污染空气。NO溶于水和因为反应重新生成硝酸，可以重复使用。矿石是2.36×103 kg，得到滤渣是1.2×103 kg，所以FeCO3是1160kg，物质的量是10000mol，可失去10000mol电子，根据原子得失守恒可得需要硝酸30000mol，故理论上至少需要1 mol L－1 HNO3的体积为3×104L